JP7518996B2 - 真空ポンプシステム - Google Patents

Description

本発明は、複数の真空チャンバを排気する真空ポンプシステム、及びこのような真空ポンプシステムを含む加工アセンブリに関する。

真空チャンバは、例えばシリコンチップ、フラットパネルディスプレイ、太陽電池パネル及び発光ダイオード（ＬＥＤ）の製造のための半導体加工ツールアセンブリとすることができる加工ツールアセンブリの処理チャンバを形成することができる。真空チャンバ内の処理には、真空ポンプシステムによって発生する真空圧が必要である。真空ポンプシステムによって排気される流体は、典型的には処理ガスである。

本発明の第１の態様によれば、加工アセンブリの複数のプロセスチャンバを排気する真空ポンプシステムであって、
このような加工アセンブリを形成するプロセスチャンバ群内のプロセスチャンバにそれぞれが流体的に接続できる複数の第１のポンプライン入口を含む第１の共通ポンプラインに選択的に流体的に接続された第１の入口と、第１の出口とを有する第１のポンプと、
それぞれがプロセスチャンバに選択的に流体的に接続できる複数の予備ポンプライン入口を含む予備共通ポンプラインに選択的に流体的に接続された予備入口と、予備出口とを有する予備ポンプと、
を備え、これによって少なくとも１つのプロセスチャンバにも流体的に接続できる弁モジュールによって相互接続された第１のポンプライン入口と予備ポンプライン入口とのそれぞれの組を形成し、
第１の共通ポンプラインと予備ポンプ入口との間の第１の流体接続部と、
第１のポンプ及び予備ポンプの各々を上記又は各プロセスチャンバに選択的に流体的に接続するとともに、予備ポンプを第１の共通ポンプラインに選択的に流体的に接続するように構成されたコントローラと、
をさらに備えた真空ポンプシステムが提供される。

本発明の他の好ましい又は任意の態様は、添付の特許請求の範囲に定められる。

以下で説明する本発明の実施形態では、プロセスチャンバ群内の複数のプロセスチャンバの各々に流体的に接続できる第１の共通ポンプラインを設けることにより、単一のポンプ又は協働する複数のポンプを含むことができる第１の専用ポンプシステムが所与の加工ツールの全てのプロセスチャンバに対応できるようになり、これによって本発明の真空ポンプシステムを設置する資本コストと現在進行中のランニングコストの両方が従来の真空ポンプシステムに関連するものと比べて低下する。

一方で、プロセスチャンバにも流体的に接続できる弁モジュールによって相互接続された第１のポンプライン入口と予備ポンプライン入口とのそれぞれの対又は組を含めることにより、予備ポンプが必要時にいずれか１つ又は２つ以上のチャンバのための専用ポンプ機能を実行できるようになる。予備ポンプは、第１のポンプと同様の又は異なるポンプ特性を有することができる。この点、予備ポンプは、第１のポンプのデューティサイクルを低下させることによって第１のポンプが故障する可能性を低くするように、プロセスチャンバを大気圧よりも低く排気するように構成することができる。予備ポンプがこのようにチャンバをポンプダウンしている間、第１のポンプは、残りの処理チャンバ内に一定の圧力を維持することができる。そうでなければ、このチャンバが第１のポンプによってポンプダウンされている間に残りのチャンバ内の処理を停止することが必要になり得る。

また、第１のポンプ及び予備ポンプの入口は、（例えば、第１のポンプの故障又は能力低下時に）予備ポンプが第１のポンプのポンプ機能を受け継ぐことができるように流体的に接続することができる。従って、真空ポンプシステムの全体的な信頼性を維持することができる。

任意に、予備ポンプの予備入口は、弁によって第１の共通ポンプラインに流体的に接続される。このような構成は、第１のポンプが故障状態にある場合に予備ポンプが第１のポンプに取って代わるのを可能にする簡単な方法をもたらす。他の例では、予備ポンプを、共通ポンプラインを迂回する第１のポンプの入口に、又は予備共通ポンプラインを迂回する第１の共通ポンプラインに接続することができる。

本発明の例では、少なくとも１つのプロセスチャンバにも流体的に接続できる弁モジュールによって第１のポンプライン入口と予備ポンプライン入口とのそれぞれの組又は対を流体的に相互接続することができるので、第１のポンプ又は予備ポンプのいずれかによっていずれか１つ又は２つ以上のチャンバを排気することができる。

弁モジュールを含めると、弁モジュール又はいずれかの対応するプロセスチャンバ間に必要なパイプラインの量が減少し、従って同等の設置コストの削減が行われる。

便宜上、第１のポンプの第１の出口は第１の除害モジュールに流体的に接続され、予備ポンプの予備出口は第１の除害モジュールと選択的に流体連通するように配置することができる。

予備ポンプの予備出口を第１の除害モジュールに流体的に接続すると、予備ポンプが第１のポンプのポンプ機能を受け継いだ時に、予備ポンプによって発生するプロセスフローからのあらゆる望ましくない物質を第１の除害モジュールが除去できるようになる。予備ポンプのポンプダウン時には排気ラインを混合しないことが望ましく又は必要であるため、予備ポンプと除害モジュールとの間の流体接続部は、例えば弁を用いた選択的なものであることが好ましい。この点、除害モジュールを通じて大量のガスを排気することは望ましくなく、大量のガスの混合物の中には、空気と水素の混合物などの安全でないものもある。

別の例では、半導体加工ツールを形成するプロセスチャンバ群内の少なくとも１つのプロセスチャンバにそれぞれが流体的に接続できる複数の第２のポンプライン入口を含む第２の共通ポンプラインに流体的に接続された第２の入口と、第２の出口とを有する第２のポンプが存在することができ、使用時には第２のポンプと第２の共通ポンプラインとが洗浄プロセスフローに対処し、第１のポンプラインと、第２のポンプラインと、予備ポンプライン入口とのそれぞれの組又は三つ組が、少なくとも１つのプロセスチャンバにも流体的に接続できる弁モジュールによって流体的に相互接続される。第２の共通ポンプラインと予備ポンプ入口との間の流体接続部、並びに第１及び第２のポンプの各々を１又は２以上の所与のプロセスチャンバから選択的に流体的に隔離して、予備ポンプを１又は２以上の所与のプロセスチャンバに選択的に流体的に接続するとともに、予備ポンプと第２の共通ポンプラインとを選択的に流体的に接続するように構成されたコントローラが存在することもできる。

第１及び第２のポンプと、関連する第１及び第２の共通ポンプラインとを含めると、コスト及び空間利用の視点からさらなる効率の改善が行われると同時に、ポンプを通過するプロセスフローの性質に基づくそれぞれのポンプの最適化が可能になることによってさらなる効率的な節約が行われる。

一方で、第１又は第２のポンプの代わりに機能できる予備ポンプを含めると、例えば第１又は第２のポンプのいずれかの故障時に真空ポンプシステムに幾分かの冗長性がもたらされ、これによりシステムの信頼性が維持されてあらゆる進行中の半導体加工工程を継続することができる。

予備ポンプの予備入口は、第１の共通ポンプライン、第２の共通ポンプライン及び予備共通ポンプラインのうちの少なくとも１つに流体的に接続される。予備共通ポンプラインは、それぞれが少なくとも１つのプロセスチャンバに流体的に接続できる複数の予備ポンプライン入口を含む。

上述した各構成は、実際の半導体加工アセンブリ内に容易に実装することができる。

なお、各概念的な第１及び第２のポンプは複数のポンプを含むこともでき、これらのうちのいずれか１つが故障状態に陥ることもある。このような故障状態では、概念的な第１のポンプ全体の能力が低下してしまう。従って、それぞれの共通ポンプラインから故障したポンプを隔離して予備ポンプを接続することによって能力の低下に対する対処／軽減を行うことができる。この場合、第１のポンプの第１の入口との言及は、第１のポンプのうちの１つのポンプのそれぞれの第１の入口として解釈すべきである。これに対応して、第１のポンプの第１の出口は、第１のポンプのうちの１つのポンプのそれぞれの第１の出口として解釈すべきである。また、第２のポンプが複数のポンプを含む場合、第２のポンプの第２の入口又は第２の出口との言及は、第２のポンプのうちの１つのポンプのそれぞれの第２の入口又は出口として解釈すべきである。

第１のポンプの第１の出口は第１の除害モジュールに流体的に接続され、第２のポンプの第２の出口は第２の除害モジュールに流体的に接続され、予備ポンプの予備出口は、選択的に第１及び第２の除害モジュールの各々と流体連通して配置されることが好ましい。

各ポンプが対応する専用の除害モジュールに流体的に接続されると、このような各除害モジュールが、対応する必要がある蒸着又は洗浄プロセスフローなどのプロセスフローの性質に従って最適化されるようになる。

さらに、予備ポンプの予備出口を第１及び第２の除害モジュールの各々と選択的に流体的に接続することにより、予備ポンプが、上述した関連するプロセスフローの最適化された除害を維持しながら第１又は第２のポンプのいずれかに取って代わることができるようになる。

本発明の第２の態様によれば、複数のプロセスチャンバと、真空ポンプシステムとを備え、真空ポンプシステムが、プロセスチャンバに弁によって接続されたそれぞれの共通ポンプラインを排気するように接続された１又は２以上のポンプと、１又は２以上のポンプのそれぞれの状態に応じて１又は２以上のポンプを使わずにおくための予備ポンプとを含むとともに、プロセスチャンバのうちの少なくとも１つへの弁付接続部を有して、１又は２以上のポンプから独立した、予備ポンプによるチャンバの排気を可能にする加工アセンブリが提供される。

実施形態では、半導体加工ツールが、上述した真空ポンプシステムの対応する特徴に関連する利点を共有する。

次に、以下の図を参照しながら非限定的な実施例を通じて本発明の好ましい実施形態を簡単に説明する。

本発明の第１の実施形態による真空ポンプシステムの概略図である。 本発明の第２の実施形態による真空ポンプシステムの概略図である。

第１の実施形態による真空ポンプシステムを大まかに参照番号１０によって示す。

真空ポンプシステム１０は、第１のポンプ１２を含む。本出願における「ポンプ」という用語は、１又は２以上のチャンバを排気するように構成された単一のポンプ、又はそのように協働するように構成された複数のポンプを意味することができる。例えば、大気圧への排気を行う単一のポンプ、ブースタポンプと圧縮ポンプとの組み合わせ、並行して動作するように構成された複数のポンプ、或いはルーツ型ポンプ、ねじポンプ又はスクロールポンプの上流のターボ分子ポンプなどの二次ポンプ及び直列のポンプ。ターボ分子ポンプの場合、各チャンバは、第１のポンプ１２の形態の共通の補助システム（ｃｏｍｍｏｎ ｂａｃｋｉｎｇ ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ）を有する別個の／それぞれのターボ分子ポンプによって排気される。

ポンプ１２は、第１の入口１４及び第１の出口１６を有する。第１の入口１４は、接続部２１によって第１の共通ポンプライン１８に流体的に接続されて、ポンプがポンプラインから流体を排気するのを可能にする。第１の共通ポンプラインは、複数のポンプライン入口２０を含む。使用中、第１のポンプライン入口２０は、それぞれの第１のポンプライン２３及びチャンバ接続ライン２２によって、半導体加工ツール２８の一部を共に形成するプロセスチャンバ群２６内のプロセスチャンバ２４に流体的に接続される。この例では４つのチャンバ２４のための４つの入口２０と４つの接続ライン２２、２３とが存在するが、４つより多く又は少なくてもよい。ポンプ１２は、この構成によって共通ポンプライン１８を排気し、これによってさらに複数のチャンバ２４の排気を引き起こすことができる。

最も典型的な構成では、共通ポンプラインがポンプ１２によって所望の圧力に排気され、チャンバ２４がポンプラインによって約１ｍｂａｒ～１０^-3ｍｂａｒの圧力などの所望の圧力に排気される。他の例では、接続ライン又は共通ポンプラインにおける１又は２以上の流量制限によってチャンバの間の異なる圧力を生じることもできる。

チャンバ内の処理は所望の圧力で行われ、ポンプ１２はチャンバを所望の圧力に排気するように構成される。しかしながら、例えばメンテナンスのためには、１又は２以上のチャンバの圧力を断続的に又は周期的にさらに高い圧力又は大気圧に上昇させ、その後に１又は２以上のチャンバを所望の圧力に低下させる必要がある。また、ポンプ１２に問題又は故障が生じることによって共通ポンプラインの所望の圧力を維持するのが困難になることもあり得る。ポンプの問題又は故障の結果として圧力が大幅に上昇すれば、チャンバ内の処理に支障を来たすこともある。従って、この構成では、破線で示す予備ポンプ３０を設けている。予備ポンプは、必要時に１又は２以上の選択されたプロセスチャンバを排気できるように各プロセスチャンバ２４に選択的に流体的に接続され、従って第１のポンプを「使わずにおき（ｒｅｓｅｒｖｉｎｇ）」、又はその「バックアップ」を行う。

例えば、１又は２以上のプロセスチャンバの圧力が大気圧まで上昇した場合には、その後に予備ポンプを用いてこれらのチャンバを再び所望の圧力に排気する。同時に、この特定のプロセスチャンバから第１のポンプを隔離することにより、第１のポンプを用いて他のプロセスチャンバの各々の所望の圧力を維持し、これらのプロセスチャンバにおける処理を継続することができる。他の例では、第１のポンプに問題又は故障が生じた場合に、予備ポンプを用いて共通ポンプラインの所望の圧力を維持することができる。いくつかの例では、予備ポンプが、プロセスチャンバ群２６に関して、各プロセスチャンバを大気圧から所望の圧力に排気するのに必要なポンプダウン機能を担うことができる。この機能は、このタスクを実行するために必要な作業又は消耗を第１のポンプが被る必要がないように第１のポンプを効果的に救済するものである。従って、第１のポンプを効率的に圧力を維持するように構成できる一方で、予備ポンプは、例えば比較的大量の流体を排気するブースタポンプを含むことによってポンプダウンシナリオにおいて急速に圧力を低下させるように構成されることが有利である。

この例に関連して、図１に示すように、予備ポンプ３０は、予備入口３２及び予備出口３４を有する。予備入口３２は、いずれか１つ又は２つ以上のプロセスチャンバ２４を選択的に排気するように接続される。予備ポンプ３０は、群２６内の１つのチャンバのみを、複数のチャンバを、又は全てのチャンバを排気するように接続することができる。予備入口３２は、接続部７１によって予備共通ポンプライン７２に選択的に接続されて予備共通ポンプラインとの流体連通を可能にする。

この例では、予備共通ポンプライン７２が４つの予備ポンプライン入口７４を含み、各予備ポンプライン入口７４は、予備ポンプライン７３とチャンバ接続ライン２２との組み合わせによってそれぞれのプロセスチャンバ２４に流体的に接続される。第１のポンプライン２３、予備ポンプライン７３及びチャンバ接続ライン２２のそれぞれの組又は対は、それぞれの弁モジュール８４によって互いに接続される。図では、複数のプロセスチャンバ２４のうちのいずれか１つに予備ポンプ３０を選択的に接続できるように、各チャンバ接続ライン２２に関連する予備ポンプライン７３が存在する。他の例では、予備ポンプ３０による排気のために全てのプロセスチャンバ２４が接続可能でなくてもよい。

また、予備ポンプ３０は、第１の共通ポンプライン１８を通じてプロセスチャンバ２４に接続することもできる。予備ポンプ３０は、第１の共通ポンプライン１８を選択的に排気できるように、接続ライン６９及び弁モジュール６７によって第１の共通ポンプラインに接続される。同時に、予備ポンプ３０は、弁接続部７１を作動させることによって予備ポンプライン７２から隔離される。

第１のポンプ１２が故障した場合には、入口弁６５を閉じて第１のポンプ１２を第１の共通ポンプライン１８から隔離することができる。その後、予備ポンプ３０が全てのプロセスチャンバ２４のプロセス排気を受け継いでいる間に、第１のポンプ１２を交換又は修理することができる。この構成の利点は、第１の共通ポンプライン１８を介して予備ポンプ３０を導入すると、弁モジュール８４を制御することによって予備ポンプライン７３を介して予備ポンプへのガスを分流させる場合に比べてプロセスチャンバ２４の圧力変動が抑えられる点である。これに関連して、第１の共通ポンプライン１８が必要なプロセス圧に維持され、その内部容積が、予備ポンプ入口３２が異なる圧力にあることによって被るあらゆる圧力差を少なくとも部分的に吸収する緩衝体として機能する。対照的に、予備ポンプ３０が予備ポンプライン７２、７３を介してプロセスチャンバ２４のプロセス排気を引き継ぐ場合には、これらのラインがプロセス圧に至るまで排気される間に遅れ（又は圧力変動）が存在するようになる。さらに、それまでポンプダウンのみに使用されていたことによって比較的きれいな流体に曝されていたこれらのラインが、通常はプロセスライン１８、２２を通じて搬送されるプロセス流体によって汚染されるようになる。

第１のポンプ１２を複数のポンプユニットによって実現する場合には、予備ポンプ３０を使用して、故障状態にある個々のポンプユニットを「使わずにおく」ことができる。従って、予備ポンプ３０を使用して第１のポンプ１２の容量／性能の変動に対する対処／軽減を行うことができる。

弁モジュール８４は、流体をプロセスチャンバ２４からチャンバ接続ライン２２及び第１のポンプライン２３に沿って第１の共通ポンプライン１８に、又はチャンバ接続ライン２２及び予備ポンプライン７３に沿って予備共通ポンプライン７２に選択的に搬送するように構成される。このようにして、第１の共通ポンプライン１８及び第１のポンプ１２、又は予備共通ポンプライン７２及び予備ポンプ３０のいずれかをそれぞれのポンピングチャンバ２４から隔離する。必要に応じて、弁モジュール８４のうちのいずれか１つ又は２つ以上を、流体流を搬送又は隔離するように作動させることもできる。

弁モジュール８４は、必要に応じて直列又は別の配列で接続された三方弁又は２つの二方弁を含むことができる。

（概略的に示す）コントローラ７５は、第１のポンプ１２を１又は２以上のプロセスチャンバ２４から選択的に流体的に隔離して、予備ポンプ３０をその又は各対応するプロセスチャンバ２４に選択的に流体的に接続するように構成される。これとは逆に、コントローラ７５は、予備ポンプ３０による動作の完了後には、予備ポンプ３０を第１のポンプ１２から隔離して、第１のポンプ１２を上記の又は各プロセスチャンバ２４に再接続するように構成される。

図示の例には、コントローラ７５と、コントローラ７５を弁モジュール８４に接続して弁を制御する制御信号を送信する破線制御ライン７７とを示す。第１のポンプ１２と予備ポンプ３０との間で流体流を切り替える必要がある時には、コントローラが、チャンバ接続ライン２２から予備共通線７２に、従って予備ポンプ入口３２に流体を搬送するように弁８４を制御する。コントローラ７５は、いずれか１つ又は２つ以上の関連するプロセスチャンバ２４から予備ポンプ３０に流れをそらすと同時に、関連する１又は複数のチャンバから第１のポンプ１２を隔離するようにいずれか１つ又は２つ以上の弁８４を制御するよう構成される。第１のポンプ１２は、排気のために１又は複数の他のチャンバ２４に接続され続ける。

この例では、コントローラ７５が、少なくともポンプの動作状態を示す信号を第１のポンプ１２から受け取るように制御ライン７９によって接続される。第１のポンプ１２が故障状態にある場合、コントローラ７５は、いずれか１つ又は２つ以上のチャンバ２４から第１の共通ポンプライン１８を介して予備ポンプ３０に流れをそらすように弁６５、６７、７１を制御する。この構成により、第１のポンプ１２の状態とは無関係にプロセスチャンバ２４内の所望の圧力を維持することができる。

ほとんどの場合、予備ポンプ３０は、必要になったらすぐに作動できるような状態で動作する。ポンプダウンの場合には、チャンバの排気が必要になった時にこれらのラインの圧力が既に低下しているように、予備ポンプ３０を用いて予備共通ポンプライン７２及び予備ポンプライン７３を予め排気しておくことができる。弁モジュール８４が作動すると、チャンバ２４と予備ポンプとの間の流体接続が行われる。ライン７２、７３を減圧すると、チャンバ２４の圧力がライン７３、７２の圧力と等しくなるのでチャンバ圧が直ぐに低下するようになる。予備又はバックアップシナリオの場合には、（例えば）最終的に（ａｔ ｕｌｔｉｍａｔｅ）予備ポンプ３０を動作させることによって、第１のポンプ１２が故障状態になった場合に予備ポンプ３０を既に動作させておき、第１のポンプが第１の共通ポンプライン１８から隔離されると、予備ポンプ３０を予備ライン７２から隔離して第１の共通ポンプライン１８に直接接続することができる。或いは、予備ポンプ３０は、必要になるまでアイドルモードなどの状態で動作することもできる。

コントローラ７５は、排気状態を有効にするための制御信号を、特にこのような必要な状態が要求前にシステムによって予想される時に予備ポンプに送信できるように、制御ライン８１によって予備ポンプ３０に接続することができる。

この実施形態では、コントローラが、信号を受信又は送信できるように制御ライン８３によって加工ツール２８に接続される。加工ツール２８は、いずれか１つ又は２つ以上のプロセスチャンバ２４のメンテナンスを行う（又は別様に圧力を上昇させる）必要がある場合、どの１又は２以上のプロセスチャンバ２４が高圧又は大気圧に上昇するかを識別する適切な信号を送信するように構成することができる。コントローラ７５は、この信号を受け取ると、１又は２以上の弁８４を制御して第１のポンプを１又は２以上のチャンバから隔離する。加工ツール２８は、チャンバ２４の圧力がいつ上昇したかを検知することができ、或いは圧力の上昇を引き起こすメンテナンスイベント又はその他の動作を開始するためにオペレータが操作するヒューマンユーザインターフェイスを含むことができる。別の例では、コントローラ７５が、１又は２以上のチャンバの圧力上昇を引き起こすメンテナンスイベント又はその他の動作を開始する前にオペレータが操作するヒューマンユーザインターフェイスを含む。

１又は２以上のプロセスチャンバ２４の圧力が上昇しているこのような動作中には、コントローラ７５が、予備ポンプ３０が動作中であるため低機能モードを採用すべきであり、例えば他の各プロセスチャンバ２４において処理が継続している間に大気圧からポンプダウンされると予想すべきプロセスチャンバ２４が存在しないことを半導体加工ツール２８にさらに知らせることができる。さらに、コントローラ７５は、ポンプダウン機能を実行する能力がないことによって予備ポンプの故障が先制的に検出された場合にも同様の、すなわち低機能モードを採用すべきである旨の指示を送信することができる。

コントローラは、第１のポンプ１２の点検及び／又は修理の後に第１のポンプ１２を再接続し、再び予備ポンプ３０をプロセスチャンバ２４から流体的に隔離する。

特に第１のポンプ１２が複数のポンプユニットによって実現される別の例では、予備ポンプ３０が第１のポンプ１２の部分的バックアップとして機能することによって、第１のポンプによる排気が予備ポンプ３０による排気によって少なくとも部分的に補完され、従って、例えば第１のポンプ３０に高負荷が掛かっている期間中、又はポンプユニットのうちの１つが故障状態にある場合に、予備ポンプ３０がさらに負荷を共有するように動作できるようになる。

上述したように、第１のポンプ１２は低負荷条件下で動作して、例えば所望の圧力を維持することができるが、高圧から低圧へのポンプダウンは予備ポンプ３０によって行われる。この場合、第１のポンプ１２は、一般に長期間にわたって所望の圧力を維持するように構成することができ、高容量ポンプダウン動作のために構成された予備ポンプ３０よりもポンプダウンに適していないこともある。これらの場合、コントローラ７５は、チャンバ２４のうちのいずれか１つ又は２つ以上のポンプダウンが必要とされている時に、負荷分散のために第１のポンプ１２に加えて又は第１のポンプ１２の代わりに予備ポンプ３０を動作させるようにポンプシステムを制御する。

コントローラ７５は、有線制御ラインによってポンプシステムの一部に接続し、又は無線制御ラインと通信することができる。コントローラ７５は、これらの部分に物理的に近接することも、或いは制御センターなどにおいて離れて位置することもできる。

半導体加工ツール２８は、蒸着、エッチング又は洗浄などの多くの異なるプロセスを実行するために使用される。このようなプロセスに必要とされるプロセスガスは、チャンバ２４からの排気時に除害する必要がある。除害することにより、プロセスガスの貯蔵又は廃棄を管理しやすくなる。

第１のポンプ１２及び予備ポンプ３０の排気口又はポンプ出口１６、３４からの流体移送のために除害装置３６が接続される。除害装置３６は、第１の共通除害ライン８９によって排気口に接続される。この実施形態では、除害装置３６が、チャンバ２４の排気にポンプ１２、３０のいずれを使用するかにかかわらず、プロセスチャンバ２４内で使用されて第１のポンプ１２又は予備ポンプ３０によって排気された上記の又は各プロセスガスを除害するように構成される。予備ポンプ３０と除害装置３６との間には、例えばポンプダウンガスとプロセスガスとが混ざり合うのを避けるために選択的な接続部が存在することができる。

この例のコントローラ７５は、除害装置がシステムの状態に応答してバーナー内などで動作できるように制御ライン８７によって除害装置又は除害モジュールに接続され、除害を必要とするプロセスガスが第１のポンプ１２又は予備ポンプ３０によって排気されたとコントローラが判断した時にのみバーナーに可燃性ガスを入力することができる。

異なるプロセス流体を必要とする（洗浄ステップを含む）複数の処理ステップをプロセスチャンバ２４内で実行する場合には、異なる流体を排気するために複数のメインポンプを使用し、異なる流体を除害するために複数の除害モジュールを使用することが必要となり得る。また、複数のメインポンプのうちの少なくとも２つ又は全てを使わずにおくためにも予備ポンプ３０が必要となり得る。図２にこのような実装の一例を示す。

図２は、第２の実施形態による真空ポンプシステム１００の概略図である。第２の真空ポンプシステム１００は、多くの点で第１の真空ポンプシステム１０に類似しており、同様の特徴については必要に応じて同じ参照番号を共有し、図２の実装に特有の必要なものを除いてここでは詳細に説明しない。

第２の真空ポンプシステム１００は、第１の入口１４及び第１の出口１６を有する第１のポンプ１２を含む。第１の入口１４は、複数の第１のポンプライン入口２０を含む第１の共通ポンプライン１８に流体的に接続される。使用中、第１のポンプライン入口２０は、半導体加工ツール２８を共に形成するプロセスチャンバ群２６内のそれぞれのプロセスチャンバ２４に流体的に接続される。

また、第１の実施形態とは異なり、第２の入口１０４及び第２の出口１０６を有する第２のポンプ１０２も設けられる。第２の入口１０４は、複数の第２のポンプライン入口１１０を有する第２の共通ポンプライン１０８に流体的に接続される。使用中、第２のポンプライン入口１１０は、第２の共通ポンプライン１０８、第２のポンプライン１１３及びチャンバ接続ライン２２を介して、上述したプロセスチャンバ群２６内のそれぞれのプロセスチャンバ２４に流体的に接続される。ほとんどの場合、流体は、プロセスチャンバ２４内で必要なプロセス圧で実行されるプロセス、及び処理に使用されるガスに応じて、第１又は第２のポンプライン２３、１１３に沿って搬送される。例えば、第１及び第２のポンプ１２、１０２は、異なる圧力で排気を行うように構成することができ、一方のポンプは、他方のポンプよりも多くの腐食性ガスを排気するように構成することができる。

予備ポンプ３０は、予備入口３２及び予備出口３４を有する。予備入口３２は、使用時にそれぞれのプロセスチャンバ２４に選択的に流体的に接続される複数の予備ポンプライン入口７４を有する予備共通ポンプライン７２に流体的に接続される。予備ポンプ３０は、この実施形態では第２のポンプ１０２及び第１のポンプ１２の予備ポンプとして機能できる点を除き、第１の実施形態と同様に使用される。

従って、各プロセスチャンバ２４は、第１のポンプ１２、第２のポンプ１０２又は予備ポンプ３０によって、それぞれ第１の共通ポンプライン１８、第２の共通ポンプライン１０８又は予備共通ポンプライン７２を介して排気することができる。

図示のように、第１、第２及び予備ポンプライン入口２０、１１０、７４のそれぞれの組又は三つ組は弁モジュール１２０によって流体的に相互接続され、弁モジュール１２０は、チャンバ接続ライン２２によって対応するプロセスチャンバ２４にさらに流体的に接続される。弁モジュール１２０は、第１の実施形態における２つの経路ではなく３つの経路のいずれかに沿ってチャンバからの流体流を制御するように弁モジュール８４から修正されている。このように、第３の経路に沿って流れが搬送される時には、２つの経路に沿った流れを抑制又は隔離することができる。第２のポンプライン１１３は、弁モジュール１２０から第２の共通ポンプライン１０８及び第２のポンプ１０２に向かう１つのこのような経路を構成する。

通常、第１のポンプ１２又は第２のポンプ１０２は、異なるチャンバ２４内で異なるプロセスを同時に、又は１つのチャンバ内でプロセスを順に実行できるように、必要な圧力及び排気されるプロセス流体に応じていずれか１つ又は２つ以上のチャンバ２４を排気するために使用される。多くの場合、（例えば、蒸着、エッチング又は洗浄ステップのための）異なるプロセス流体には異なる除害技術が必要であるため、この実施形態では、第１のポンプ１２によって排気された流体に対する異なる除害を必要とする、第２のポンプ１０２によって排気された１又は２以上の第２の流体を除害するために第２の除害モジュール１２２が設けられる。除害モジュール３６、１２２は、例えばバーナーと湿式スクラバー、又は異なる除害特性を有する２つのバーナー、或いはプラズマベースの装置と火炎ベースの装置、とすることができる。他の例（図示せず）では、第１及び第２の両ポンプから排気されたプロセスガスを単一の除害モジュールによって処理することもできる。

図示のように、第２のポンプの出口１０６は、流体を第２のポンプ１０２から第２の除害モジュール１２２に搬送するために第２の共通除害ライン１２１によって第２の除害モジュール１２２に接続される。

予備ポンプ３０は、第１のポンプ１２について上述した方法と同じ方法で第２のポンプ１０２の予備として機能する。予備ポンプ３０は、弁６１及び６３を作動させることによって予備共通ポンプライン７２から隔離されると同時に第２の共通ポンプライン１０８に接続することができる。一方で、第２のポンプ１０２は、入口弁５９を作動させることによって第２の共通ポンプライン１０８から隔離される。

この実施形態では、予備ポンプ３０が、第２のポンプ１０２の予備として機能しているか、それとも第１のポンプ１２の予備として機能しているかに応じて、流体を第１の除害ライン８９に加えて第２の共通除害ライン１２１にも排気するように選択的に接続される。この例では、予備ポンプ３０の出口３４が弁１２６の下流に接続されて、流体を接続ライン１２８に沿って第１の共通除害ライン８９に、又は接続ライン１３０に沿って第２の共通除害ライン１２１に選択的に搬送する。

第２の真空ポンプシステム１００は、第１の実施形態に関して上述したコントローラ７５を含む。第２の実施形態のコントローラについても、上述したコントローラの態様のうちの１つ又は２つ以上を含めることができるが、ここでは図２を簡略化するために、特に図２の実施形態に適したものでない限りこれらの態様は図に示しておらず、従ってさらには説明しない。

コントローラ７５は、第１及び第２のポンプ１２、１０２の各々を１又は２以上の所与のプロセスチャンバ２４から選択的に流体的に隔離し、予備ポンプ３０をこれらの１又は２以上の所与のプロセスチャンバ２４に選択的に流体的に接続するように構成される。このように、予備ポンプ３０は、第１の実施形態及びその修正形態における第１のポンプ１２の予備として機能する方法と同じ方法で第１又は第２のポンプ１２、１０２のいずれかの予備として機能することができる。

図２の例に示すように、コントローラ７５は、制御ライン１２３によって第２のポンプ１０２に接続されて第２のポンプの動作を制御するとともに、コントローラからの／への信号を送信する制御ライン７７によって弁モジュール１２０にさらに接続されて、選択されたポンプ１２、１２０、３０にプロセスチャンバ２４から流体が搬送されるように弁モジュール１２０を制御するよう動作する。コントローラは、除害モジュール３６又は１２２のいずれかに対する予備ポンプの排気口３４の接続を予備ポンプによって排気された除害を必要とするプロセスガスに応じてコントローラが制御できるように、制御ライン１２７によって弁１２６に接続される。この例では、コントローラが、除害が必要な時にモジュールを作動させる除害モジュール３６に加え、制御ライン１２５によって除害モジュール１２２にも接続される。

予備ポンプ３０は、第１及び第２のポンプ１２、１０２の各々の通常運転中にはこれらのポンプ１２、１０２のいずれかに取って代わるためにスタンバイ（待機）しており、このようなスタンバイモードでは、最低限の冷却水しか必要でないように「暖機」運転（ｒｕｎ ｈｏｔ）するとともに、やはりランニングコストを最小化するために、内部を流れる窒素などのパージガスを最低限に抑えることもできる。

複数のメインポンプ（図２では２つのメインポンプ）及び予備ポンプが存在する場合には、予測診断を用いて、メインポンプのうちの１つの性能低下又は故障を予測又は予想し、適切なメインポンプの予備排気を行えるように予備ポンプを事前調整することができる。

図示のように、コントローラ７５は、制御ライン７９に沿った接続によって第１のポンプ１２からの出力を受け取るとともに、制御ライン１２３に沿った接続によって第２のポンプ１０２からの出力も受け取るように構成される。ポンプからの出力はポンプの動作状態に対応し、電流引き込み又は振動などのパラメータを含むことができる。コントローラは、受け取ったパラメータが性能損失又は潜在的な故障を示しているかどうかを判定し、制御ライン８１に沿って予備ポンプ３０に事前調整信号を出力して、適切なメインポンプに代わる予備排気のために予備ポンプを事前調整する。

予備ポンプ３０は、事前調整によって、適切なメインポンプ１２、１２０を使わずにおくための最適な条件に一致するようになる。プロセスチャンバ２４内で２つのプロセスが実行される場合、メインポンプは、異なる相いれないそれぞれの排気要件を有することができる。例えば、エッチングプロセスには低温ポンプ（ｃｏｌｄ ｐｕｍｐ）が必要になることがあり、蒸着プロセスには高温ポンプ（ｈｏｔ ｐｕｍｐ）が必要になることがあり、或いは排気に異なるパージガス流が必要になることもある。このように、予測診断は、適切なメインポンプの代わりに予備ポンプ３０を必要な排気のために準備することができる。

通常、加工ツール２８の動作時には、チャンバ２４内で異なる処理ステップが次々に実行される。全てのチャンバ２４内で第１のステップの後に第２のステップを実行することも、或いは異なるチャンバ２４内で同時に異なるステップを実行することもできる。実行されるステップに応じて、異なる排気要件（例えば、特定のガスを排気する圧力又は能力、又はパージガス要件）、及びガスを除害するための異なる除害要件が存在する。

第１のポンプ１２の故障又は必要なメンテナンスの場合、例えば蒸着ステップ中には、コントローラが第１のポンプ１２を流体的に隔離し、代わりに第１の共通ポンプライン１８を介して１つの又は各プロセスチャンバ２４に予備ポンプ３０を流体的に接続する。その後、１つの又は各プロセスチャンバ２４内で蒸着プロセスが継続している間に予備ポンプ３０が第１のポンプ１２に取って代わる。この目的のために、コントローラは、予備ポンプ３０の排気流からの望ましくない蒸着プロセスフロー成分を第１の除害モジュール３６が除去できるように、予備ポンプ３０の予備出口３４を第１の除害モジュール３６と流体連通させる。

図示の例では、第１の共通ポンプライン１８及び第２の共通ポンプライン１０８を通じて予備ポンプ３０をプロセスチャンバ２４に接続することができる。予備ポンプ３０は、第１の共通ポンプラインを選択的に排気できるように、弁モジュール６３によって第１の共通ポンプラインに接続される。予備ポンプ３０は、第２の共通ポンプライン１０８を選択的に排気できるように、弁モジュール６１によって第２の共通ポンプライン１０８にも選択的に接続される。

第１のポンプ１２が故障した場合には、入口弁６５を閉じて第１のポンプを第１の共通ポンプライン１８から隔離することができる。その後、予備ポンプ３０が全てのプロセスチャンバ２４の排気を受け継いでいる間に第１のポンプを交換又は修理することができる。第２のポンプ１０２が故障した場合には、入口弁５９を閉じて第２のポンプを第２の共通ポンプライン１０８から隔離することができる。その後、予備ポンプ３０が全てのプロセスチャンバ２４の排気を受け継いでいる間に第２のポンプを交換又は修理することができる。

この構成の利点は、予備ポンプ３０を導入すると、弁モジュール１２０を制御することによって予備ポンプにガスを分流する場合に比べてプロセスチャンバ２４の圧力変動が抑えられる点である。これに関連して、第１及び第２の共通ポンプライン１８、１０８がそれぞれの必要なプロセス圧に維持され、予備ポンプ３０の入口が異なる圧力にある場合に、第１及び第２の共通ポンプライン１８、１０８の内部容積が緩衝体の役割を果たして圧力差を少なくとも部分的に吸収する。

第１のポンプ１２の交換又は修理が完了すると、コントローラは、第１のポンプ１２を再導入してプロセスチャンバ２４及び第１の除害モジュール３６の一方又は各々と流体連通させ、予備ポンプ３０をプロセスチャンバ２４及び第１の除害モジュール３６から隔離する。このようにして、第１のポンプ１２がプロセスチャンバ２４内の蒸着プロセスフローの排気を再開し、第１の除害モジュール３６が第１のポンプ１２の排気口から望ましくない成分を除去し続ける。

所与の蒸着プロセスステップの完了後、半導体加工ツールは、１又は２以上のプロセスチャンバ２４内で別のプロセスステップ（例えば、洗浄プロセスステップ）を実行することに切り替える。通常、このような洗浄プロセスステップ中には、第２のポンプ１０２及び関連する第２の共通ポンプライン１０８が洗浄プロセス流に対処する。

第２のポンプ１０２の故障又は必要なメンテナンスの場合、コントローラは、洗浄プロセスステップを受けているその又は各プロセスチャンバ２４と予備ポンプ３０及び第２の共通ポンプライン１０８とを流体連通させ、予備ポンプ３０の予備出口３４を第２の除害モジュール１２２と流体連通させる。

第２のポンプ１０２の交換又は修理が完了すると、コントローラは、第２のポンプ１０２を再導入して１つ又は各プロセスチャンバ２４と流体連通させ、予備ポンプ３０をプロセスチャンバ２４及び第１の除害モジュール３６から隔離することができる。

加工ツール２８の動作時には、１又は２以上のチャンバ２４の圧力を大気圧に上昇させた後に所望の又はプロセス圧に低下させる（又はポンプダウンする）ことが必要になり得る。コントローラ７５は、大気圧から所望の圧力への排気を必要とする１又は２以上のチャンバ２４に予備ポンプ３０を接続して、第１及び第２のポンプ１２、１０２を１又は２以上のチャンバから隔離するように構成される。予備ポンプ３０が第１又は第２のポンプ１２、１０２のバックアップとして使用されるのはまれであるため、これによってバックアップ使用から受ける劣化は比較的小さく、従って著しい全体的な劣化を伴わずにチャンバポンプダウンを実行することができる。従って、第１及び第２のポンプをポンプダウンによって生じる劣化から保護（ｓｐａｒｅ）することができる。また、第１及び第２のポンプ１２、１０２は、ポンプダウンのために構成されることも必要であることによってその主要目的を損なうのではなく、特定のプロセスに最適化することもできる。予備ポンプ３０は、第１又は第２のポンプ１２、１０２の修理又は交換に必要な比較的短い期間にわたってしか圧力を維持するための予備として機能しないので、予備ポンプ３０について何らかの譲歩も受け入れられる。

別の構成では、予備ポンプ３０が、第１の実施形態では第１のポンプに、或いは第２の実施形態では第１のポンプ又は第２のポンプに選択的に流体的に接続されていないチャンバ２４に選択的に流体的に接続される。

１０ 真空ポンプシステム
１２ 第１のポンプ
１４ 第１の入口
１６ 第１の出口
２０ ポンプライン入口
２１ 接続部
２２ チャンバ接続ライン
２３ 第１のポンプライン
２４ プロセスチャンバ
２６ プロセスチャンバ群
２８ 半導体加工ツール
３０ 予備ポンプ
３２ 予備入口
３４ 予備出口
３６ 除害装置
６５ 入口弁
６７ 弁モジュール
６９ 接続ライン
７２ 予備ポンプライン
７３ 予備ポンプライン
７４ 予備ポンプライン入口
７５ コントローラ
７７ 制御ライン
７９ 制御ライン
８１ 制御ライン
８３ 制御ライン
８４ 弁モジュール
８７ 制御ライン
８９ 第１の共通除害ライン

Claims (10)

1. 加工アセンブリの複数のプロセスチャンバを排気する真空ポンプシステムであって、
   前記加工アセンブリを形成するプロセスチャンバ群内のプロセスチャンバにそれぞれが流体的に接続できる複数の第１のポンプライン入口を含む第１の共通ポンプラインに選択的に流体的に接続された第１の入口と、第１の出口とを有する第１のポンプと、
   それぞれがプロセスチャンバに選択的に流体的に接続できる複数の予備ポンプライン入口を含む予備共通ポンプラインに選択的に流体的に接続された予備入口と、予備出口とを有する予備ポンプと、
   を備え、これによって少なくとも１つのプロセスチャンバにも流体的に接続できる弁モジュールによって相互接続された第１のポンプライン入口と予備ポンプライン入口とのそれぞれの組を形成し、
   前記第１の共通ポンプラインと前記予備ポンプの前記予備入口との間の第１の流体接続部と、
   前記第１のポンプ及び前記予備ポンプの各々を複数の前記プロセスチャンバに選択的に流体的に接続するとともに、前記予備ポンプを前記第１の共通ポンプラインに選択的に流体的に接続するように構成されたコントローラと、
   をさらに備え、前記コントローラは、前記第１のポンプからの、電流引き込み又は振動のパラメータを含む出力を受け取って、受け取った出力が前記第１のポンプの性能損失又は潜在的な故障を示しているかどうかを判定するように構成され、前記コントローラは、前記コントローラが前記第１のポンプからの出力が前記第１のポンプの性能損失又は潜在的な故障を示していると判定したとき、前記予備ポンプを前記第１のポンプの動作状態に近づくように事前調整するように構成される、ことを特徴とする真空ポンプシステム。
2. 前記コントローラは、プロセスチャンバの排気要件に応じて、前記第１のポンプライン入口と前記予備ポンプライン入口との前記組を介して前記プロセスチャンバを前記第１のポンプ又は前記予備ポンプに接続するように構成される、
   請求項１に記載の真空ポンプシステム。
3. 前記コントローラは、前記第１のポンプの状態に応じて、前記第１の流体接続部によって前記第１の共通ポンプラインを前記予備ポンプの前記入口に接続するように構成される、
   請求項１又は２に記載の真空ポンプシステム。
4. 前記第１の流体接続部は、前記第１の共通ポンプラインと前記予備共通ポンプラインとの間の弁付流体接続部であり、前記コントローラは、前記第１のポンプの状態に応じて前記共通ポンプライン同士を接続するように構成される、
   請求項３に記載の真空ポンプシステム。
5. 前記第１のポンプの前記第１の出口は、第１の除害モジュールに流体的に接続され、前記予備ポンプの前記予備出口は、選択的に前記第１の除害モジュールと流体連通して配置される、
   請求項１から４のいずれかに記載の真空ポンプシステム。
6. 前記加工アセンブリを形成する前記プロセスチャンバ群内の少なくとも１つのプロセスチャンバにそれぞれが流体的に接続できる複数の第２のポンプライン入口を含む第２の共通ポンプラインに流体的に接続された第２の入口と、第２の出口とを有し、第１のポンプライン入口と、第２のポンプライン入口と、予備ポンプライン入口とのそれぞれの組が、前記少なくとも１つのプロセスチャンバにも流体的に接続できる弁モジュールによって流体的に相互接続された第２のポンプと、
   前記第２の共通ポンプラインと前記予備ポンプの前記予備入口との間の第２の流体接続部と、を備え、
   前記コントローラは、前記第１のポンプ、前記第２のポンプ及び前記予備ポンプの各々を複数の前記プロセスチャンバに選択的に流体的に接続するとともに、前記予備ポンプを前記第２の共通ポンプラインに選択的に流体的に接続するように構成され、
   前記コントローラは、前記第１のポンプ及び前記第２のポンプからそれぞれ、電流引き込み又は振動のパラメータを含む出力を受け取って、受け取った出力が前記第１のポンプ又は前記第２のポンプの性能損失又は潜在的な故障を示しているかどうかを判定するように構成され、前記コントローラは、前記コントローラが前記第１のポンプ又は前記第２のポンプからの出力が性能損失又は潜在的な故障を示していると判定したとき、前記予備ポンプを、出力が性能損失又は潜在的な故障を示していると判定された前記第１のポンプ又は前記第２のポンプの動作状態に近づくように事前調整するように構成される、
   請求項１から５のいずれかに記載の真空ポンプシステム。
7. 前記コントローラは、プロセスチャンバの排気要件に応じて、前記第１のポンプライン入口と、前記第２のポンプライン入口と、前記予備ポンプライン入口との前記組によってプロセスチャンバを前記第１のポンプ、前記第２のポンプ又は前記予備ポンプに接続するように構成される、
   請求項６に記載の真空ポンプシステム。
8. 前記コントローラは、前記第１又は第２のポンプの状態に応じて、前記それぞれの第１及び第２の流体接続部によって前記それぞれの第１及び第２の共通ポンプラインを前記予備ポンプの前記入口に接続するように構成される、
   請求項６又は７に記載の真空ポンプシステム。
9. 前記第２の流体接続部は、前記第２の共通ポンプラインと前記予備共通ポンプラインとの間の弁付流体接続部であり、前記コントローラは、前記第２のポンプの状態に応じて前記第２の共通ポンプラインと予備共通ポンプラインとを接続するように構成される、
   請求項８に記載の真空ポンプシステム。
10. 請求項１から９のいずれか１項に記載の真空ポンプシステムを備える、
    ことを特徴とする加工アセンブリ。

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